类双子结构浆料添加剂及其制备方法与应用与流程

本技术属于锂离子电池正极材料，尤其涉及一种类双子结构浆料添加剂及其制备方法与应用。

背景技术：

1、锂离子电池是性能卓越的新一代绿色高能电池，其具有高电压、高容量、低消耗、循环次数多、体积小、内阻小、自放电少等特点；因其上述特点，锂离子电池已应用到移动电话、笔记本电脑、摄像机、数码相机等众多民用及军事领域。

2、锂离子电池主要由正极浆料、负极浆料、隔膜和电解液组成，其中，正极浆料和负极浆料是锂离子电池中主要的组成成分，直接影响着锂离子电池的性能。正极浆料由粘合剂、导电剂、正极材料等组成；负极浆料则由粘合剂、石墨碳粉等组成。正、负极浆料的制备都包括了液体与液体、液体与固体物料之间的相互混合、溶解、分散等一系列工艺过程，而且在这个过程中都伴随着温度、粘度、环境等变化。在正、负极浆料中，颗粒状活性物质的分散性和均匀性直接响到锂离子在电池两极间的运动，因此在锂离子电池生产中各极片材料的浆料的混合分散至关重要，浆料分散质量的好坏，直接影响到后续锂离子电池生产的质量及其产品的性能。

3、传统的制备工艺中主要是添加传统分散剂，传统分散剂分子量大，迁移速度慢，并且与浆料中的主材相容性差，一般来说，需要添加大量的分散剂，并且在较长的匀浆时间才能实现分散效果，得到的浆料分散性差，稳定性差，易发生分层和硬性沉淀的问题；由于添加的分散剂较多，在进行涂覆过程中容易出现开裂的情况，柔韧性差，影响了浆料的加工性能，进而影响了产品的使用。因此，亟需提供一种新型浆料添加剂用于锂离子电池的制备中。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种类双子结构浆料添加剂及其制备方法与应用，旨在解决现有技术中锂离子电池的浆料添加剂分子量大，与浆料中主材相容性和分散性差，影响浆料柔韧性的问题。

2、为实现上述申请目的，本技术采用的技术方案如下：

3、第一方面，本技术提供一种类双子结构浆料添加剂，类双子结构浆料添加剂包括至少一条低极性的柔性主链以及采用共价键连接在柔性主链上的强极性头基，其中，柔性主链包括桥接结构。

4、在一些实施例中，柔性主链包括聚醚主链或聚酯主链。

5、在一些实施例中，桥接结构包括“n-n”键。

6、在一些实施例中，当柔性主链为聚醚主链，类双子结构浆料添加剂具有如下结构式i所示的结构：

7、

8、其中，r1为c2～c5的亚烷烃、1～2个单元的1-甲基-2-乙基胺或双端碳原子数1～4的醚；r2和r2’可独立选自聚乙二醇结构单元、聚丙二醇结构单元、聚乙二醇和聚丙二醇的混合单元中的任意一种，m为0～20的整数，n为0～20的整数，且5≤m+n≤20；r3和r3’可独立选自h或c1～c3的烷烃；r4选自由-nh2、-nhco-ch3、-oh、ar-oh、-cooh组成的组中的至少一种基团；

9、当柔性主链为聚酯主链，类双子结构浆料添加剂具有如下结构式ii所示的结构：

10、

11、其中，r1为c2～c5的亚烷烃、1～2个单元的1-甲基-2-乙基胺或双端碳原子数1～4的醚；r4选自由-nh2、-nhco-ch3、-oh、ar-oh、-cooh组成的组中的至少一种基团；r5和r5’可独立选自聚己二酸已二醇酯结构单元、聚碳酸酯二醇结构单元、聚己二酸丁二醇酯结构单元、聚己内酯结构单元中的任意一种，且5≤p≤20，5≤q≤20，|p-q|≤2；r6和r6’可独立选自h或1～3个碳的烷烃链。

12、在一些实施例中，类双子结构浆料添加剂的重均分子量为1000～3000。

13、第二方面，本技术提供一种类双子结构浆料添加剂的制备方法，包括如下步骤：

14、将双端胺基化合物h2n-r1-nh2和含环氧端基的柔性高分子化合物混合后进行第一开环反应，再进行纯化处理，制备类双子结构溶剂化链；其中，r1为c2～c5的亚烷烃、1～2个单元的1-甲基-2-乙基胺或双端碳原子数1～4的醚；

15、提供小分子化合物，将小分子化合物与类双子结构溶剂化链混合后进行第二开环反应，再进行纯化处理，制备类双子结构浆料添加剂，其中，类双子结构浆料添加剂包括由-nh2、-nhco-ch3、-oh、ar-oh、-cooh组成的组中的至少一种基团。

16、在一些实施例中，含环氧端基的柔性高分子化合物包括含环氧端基的聚醚化合物或含环氧端基的聚酯化合物。

17、在一些实施例中，含环氧端基的聚醚化合物为其中，r2和r2’可独立选自聚乙二醇结构单元、聚丙二醇结构单元、聚乙二醇和聚丙二醇的混合单元中的任意一种，m为0～20的整数，n为0～20的整数；r3和r3’可独立选自h或c1～c3的烷烃。

18、在一些实施例中，含环氧端基的聚酯化合物为其中，r5和r5’可独立选自聚己二酸已二醇酯结构单元、聚碳酸酯二醇结构单元、聚己二酸丁二醇酯结构单元、聚己内酯结构单元中的任意一种，且5≤p≤20，5≤q≤20；r6和r6’可独立选自h或1～3个碳的烷烃链。

19、在一些实施例中，第一开环反应的温度为60～80℃，时间为4～8小时。

20、在一些实施例中，第二开环反应的温度为23～25℃，时间为3～6小时。

21、在一些实施例中，双端胺基化合物选自乙二胺、丙二胺、二乙烯三胺、2,2'-氧双(乙胺)。

22、在一些实施例中，小分子化合物选自对羟基苯甲酸、3，4-二羟基苯甲酸、3，4，5-三羟基苯甲酸、丙烯酰胺、丙烯甲酰胺、环氧丙烷、丙烯酸甲酯中的任意一种。

23、在一些实施例中，含环氧端基的柔性高分子化合物选自聚合度为10～20的环氧端基聚乙二醇、聚合度为10～20的环氧端基聚丙二醇、聚合度为5～10的聚己二酸已二醇酯、聚碳酸酯二醇、聚己二酸丁二醇酯、聚己内酯中的至少一种。

24、第三方面，本技术提供一种正极极片，正极极片包括正极集流体和位于正极集流体至少一个表面的正极膜层，其中，正极膜层由正极浆料涂覆得到，其中，正极浆料包括上述的类双子结构浆料添加剂或根据上述的类双子结构浆料添加剂的制备方法制备得到的正极浆料。

25、第四方面，本技术提供一种二次电池，二次电池包括正极极片。

26、本技术第一方面提供的类双子结构浆料添加剂，该类双子结构浆料添加剂包括至少一条低极性的柔性主链以及采用共价键连接在柔性主链上的强极性头基，其中，强极性头基能够较好吸附浆料中的高极性组分，与其稳固锚定，起到空间位阻的作用，明显提高浆料整体分散性；低极性柔性主链与浆料中的溶剂兼容性好，能形成稳定的类乳化体系，有利于更好稳定浆料中的颗粒，避免浆料聚集沉降，该主链柔韧性优异，避免了浆料厚涂时出现开裂的问题；并且，通过桥接结构可以连接多条柔性主链，采用的桥接结构可以防止各极性基团之间的静电斥力，使得在浆料颗粒表面更加紧密排列，从而降低了临界胶束浓度，即更少添加量即可起到较好的分散功能特性，将该类双子结构浆料添加剂用于电池浆料中，与浆料具有优异的相容性，有利于提高分散效果，并且可以提高浆料柔韧性，能够广泛应用。

27、本技术第二方面提供的一种类双子结构浆料添加剂的制备方法，该制备方法采用两步法，先采用双端胺基化合物“架桥”与含环氧端基的柔性高分子化合物进行开环反应制备桥接柔性类双子结构溶剂化链；再将柔性类双子结构溶剂化链与含强极性头基的小分子化合物进行化学反应制备类双子结构浆料添加剂，该制备方法简单，反应温和，不需要使用大型仪器设备，成本低，易于产业化。

28、本技术第三方面提供的一种正极极片，该正极极片包括正极集流体和位于正极集流体至少一个表面的正极膜层，正极膜层由正极浆料涂覆得到，其中，将上述提供的类双子结构浆料添加剂应用到正极浆料中，有利于降低正极浆料的粘度，提高正极浆料的分散性，同时能够减少正极浆料中正极活性物质的聚集，改善正极浆料的性能，使得到的正极浆料分散效果好，使正极浆料中正极活性材料在正极极片表面均匀分散，同时起到防开裂、降低涂布时间；提高效率的效果。

29、本技术第四方面提供的一种二次电池，包括正极、负极以及电解质，以及提供的二次电池包括上述的正极极片，得到的二次电池具有优异的循环性能和比容量，有利于广泛应用。